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Enregistrement W4205788003 · doi:10.5194/acp-2020-251

Technical note: A high-resolution inverse modelling technique for estimating surface CO <sub>2</sub> fluxes based on the NIES-TM – FLEXPART coupled transport model and its adjoint

2020· preprint· en· W4205788003 sur OpenAlexafffund
Shamil Maksyutov, Tomohiro Oda, Makoto Saito, Rajesh Janardanan, Dmitry Belikov, Johannes W. Kaiser, R. Zhuravlev, A. Ganshin, Vinu Valsala, A. E. Andrews, Łukasz Chmura, E. J. Dlugokencky, László Haszpra, R. L. Langenfelds, Toshinobu Machida, Takakiyo Nakazawa, Michel Ramonet, Colm Sweeney, Douglas E. J. Worthy

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueAtmospheric and Environmental Gas Dynamics
Établissements canadiensEnvironment and Climate Change Canada
Organismes subventionnairesEnvironment and Climate Change CanadaNational Institute for Environmental StudiesNational Oceanic and Atmospheric AdministrationMinistry of Education, IndiaMinistry of Education, Culture, Sports, Science and Technology
Mots-clésFlux (metallurgy)Environmental scienceData assimilationInversion (geology)TRACERMeteorologyTrace gasAtmospheric sciencesPhysicsGeologyChemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. We developed a high-resolution surface flux inversion system based on the global Lagrangian–Eulerian coupled tracer transport model composed of National Institute for Environmental Studies Transport Model (NIES-TM) and FLEXible PARTicle dispersion model (FLEXPART). The inversion system is named NTFVAR (NIES-TM-FLEXPART-variational) as it applies variational optimisation to estimate surface fluxes. We tested the system by estimating optimized corrections to natural surface CO2 fluxes to achieve best fit to atmospheric CO2 data collected by the global in-situ network, as a necessary step towards capability of estimating anthropogenic CO2 emissions. We employ the Lagrangian particle dispersion model (LPDM) FLEXPART to calculate the surface flux footprints of CO2 observations at a 0.1° × 0.1° spatial resolution. The LPDM is coupled to a global atmospheric tracer transport model (NIES-TM). Our inversion technique uses an adjoint of the coupled transport model in an iterative optimization procedure. The flux error covariance operator is being implemented via implicit diffusion. Biweekly flux corrections to prior flux fields were estimated for the years 2010–2012 from in-situ CO2 data included in the Observation Package (ObsPack) dataset. High-resolution prior flux fields were prepared using Open-Data Inventory for Anthropogenic Carbon dioxide (ODIAC) for fossil fuel combustion, Global Fire Assimilation System (GFAS) for biomass burning, the Vegetation Integrative SImulator for Trace gases (VISIT) model for terrestrial biosphere exchange and Ocean Tracer Transport Model (OTTM) for oceanic exchange. The terrestrial biospheric flux field was constructed using a vegetation mosaic map and separate simulation of CO2 fluxes at daily time step by the VISIT model for each vegetation type. The prior flux uncertainty for terrestrial biosphere was scaled proportionally to the monthly mean Gross Primary Production (GPP) by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) MOD17 product. The inverse system calculates flux corrections to the prior fluxes in the form of a relatively smooth field multiplied by high-resolution patterns of the prior flux uncertainties for land and ocean, following the coastlines and vegetation productivity gradients. The resulting flux estimates improve fit to the observations at continuous observations sites, reproducing both the seasonal variation and short-term concentration variability, including high CO2 concentration events associated with anthropogenic emissions. The use of high-resolution atmospheric transport in global CO2 flux inversion has the advantage of better resolving the transport from the mix of the anthropogenic and biospheric sources in densely populated continental regions and shows potential for better separation between fluxes from terrestrial ecosystems and strong localised sources such as anthropogenic emissions and forest fires. Further improvements in the modelling system are needed as the posterior fit is better than that by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) CarbonTracker only for a fraction of the monitoring sites, mostly at coastal and island locations experiencing mix of background and local flux signals.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,012

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,231
Écart entre enseignants0,207 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations12
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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